2.17 质子如何诞生？

目录 ／ 附录-3.《第2季：微观粒子》短视频草稿 (V5.2)

质子是怎么诞生的呢。教科书通常只会说，质子里面有三个夸克，然后画几条线，真正的画面却很难在脑子里立起来。在能量丝理论里，我们可以给它一个非常直观的图像，让你一想就能想到质子长什么样。

上一集我们说过，单个夸克是一根极小、极不稳定的小丝环。它刻出来的那条笔直纹理是偏向一边的，是明显不对称的。就像你拿一根很细的橡皮筋，捏成一个歪歪扭扭的小圈，捏住的时候还能凑合，一松手就会崩回去。单独存在的夸克也一样，在能量海里待不了多久，很快就会散掉。

所以夸克如果想活得久一点，就必须去找伙伴，把各自的不对称，拼出一个整体更对称的结构。你可以把这一步想成几块奇形怪状的拼图，单块都很别扭，边缘七扭八歪，但只要方向选对，三块拼在一起反而能拼出一个规则的形状，整体比每一块都更稳定。

质子就是这样的结果。三个夸克的小丝环，各自拖着一条不对称的直纹理，互相对接，刚好可以接成一个闭合的三角形。三条纹理桥一条接一条，把三个小环锁成一个整体。每一条桥都同时拉着另外两个，让三者谁都跑不掉。单独看，三个夸克都很不稳，一旦这种互补关系搭起来，整体反而进到最省力的状态，变成一个极端稳定的小堡垒。

你可以把质子想成一顶被三根拉绳撑开的帐篷。帐篷布本身是软的，但三根绳子朝不同方向拉紧，它就能稳稳站在地上。你如果想拉断其中一根绳子，结果会发现，另一边的两根会被拉得更紧，整个帐篷会先绷得更硬，越拉越费劲。拉到某个程度，你的力气都在和绳子的张力对抗。

在能量海里也是这样。当你试图把某一个夸克从质子里硬拖出来，那三条纹理桥并不会乖乖断掉，而是被拉得更直、更紧，张度成本一路飙升。对能量海来说，直接拉断这些桥的代价太高，还不如干脆在中间再卷出一对新的夸克小环，让原来的连接方式重新改写。结果就是，你越想拆开，系统越是通过生成新夸克来修补自己，从外面看，就好像夸克永远被困在里面，谁也逃不出来。

这一整套外观，就是所谓的强力。它并不是一种像胶水那样粘住的力，而是纹理桥加上张度互相支撑的效果。拉得越开，桥就越紧，张度成本越高，结构反而越不愿意断裂。所谓夸克禁闭，也不是有人把夸克关进盒子里，而是几何和张度共同决定，这个结构根本不允许夸克单独存在。

接下来要回答一个老问题，为什么质子带正电。能量丝理论认为，电荷的本质是紧度如何分布。外侧更紧，内侧相对更松，就是正电荷；反过来，内侧更紧，外侧更松，就是负电荷。这是本季前面几集中反复强调的底层规则。

质子由三个夸克的小丝环互锁而成，每一个夸克都拖着一条不对称的直纹理。这三条纹理在内部互相对接时，会形成三根清晰的纹理桥。每一根桥都像一条绳子，从内部把结构往外侧勒，把整个小环系统的外环侧往外拽得更紧。

想象那顶帐篷的画面。三根拉绳不是往里面收，而是往外拉，把外侧帐篷布绷得又平又紧。内部反而因为受到三向拉力的均衡，显得稍微松一点。对能量海来说，质子就像一块整体外紧、内松的小区域。这样的紧度分布，就是正电荷的外观。

换句话说，质子的正电，不是从天上掉下来的一个符号，而是三条夸克纹理桥在几何上怎样互补，怎样把外侧勒紧的直接结果。强力、夸克禁闭和正电荷这三件事情，在能量丝理论里都指向同一套机制。几何形状决定张度分布，张度分布决定电荷和稳定性。

我们可以用一段话做个总结。夸克是不稳定的小丝环，不对称的纹理让它注定单独活不久。三个这样的小丝环，如果在空间方向和纹理方向上刚好互相补齐，就能锁成一个极端稳定的整体，这个整体就是质子。质子之所以有强力之名，是因为你越拉它，它越紧；之所以有禁闭，是因为结构不允许夸克单飞；之所以带正电，是因为外侧被三根纹理桥拉得更紧。几何加张度，已经把它的一切性格写在里面。

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